一种短脉冲高幅值冲击电流发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种短脉冲高幅值冲击电流发生器。
【背景技术】
[0002]常规的冲击电流发生器一般采用多个电容器并联形成电容器组(Capacitorbank)，由于单只电容器容量大，同步放电开关电感大，电流汇聚传输回路不紧凑，放电电流周期一般为数微秒至数十微秒，如用于产生脉冲强磁场的冲击电流发生器、浓密等离子体焦点装置(DPF)，等熵压缩(SCE)大电流源、长脉冲Z箍缩装置(如ATLAS)等，难以获得脉宽为70 - 200ns的大电流脉冲。在高功率Z箍缩金属丝放电特性研究、产生大面积的能谱数十keV的脉冲硬X射线、金属丝放电等离子体发射药增强点火燃烧、金属丝放电产生强闪光、纳米金属粉制备等研究中需要脉宽小于200ns、幅值约IMA的脉冲大电流，而对脉冲源输出电压要求不高。
[0003]直线型脉冲变压器(Linear transformer Driver，简称LTD)通过径向均勾排列的多个低电感快放电支路，利用电磁耦合，实现单级多个支路电流叠加和多级串联模块的电压叠加，可直接获得前沿70 - 200ns的高功率脉冲，在Z箍缩惯性约束聚变(ICF) /聚变能源(IFE)、闪光照相、强激光等领域具有重要应用。但LTD需要快时间响应磁芯，造价高，如IMA 40支路并联LTD模块磁芯直径约2m厚度20mm的磁芯4 一 6只，磁芯采用厚度25微米的非晶带材，制造工艺复杂，造价约I百万，而且LTD放电支路水平放置、径向对称排列，导致LTD模块直径大，IMA模块高压绝缘子直径约3m，绝缘子制造困难，造价高昂，制约了 LTD技术的应用和发展。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种短脉冲高幅值大电流产生装置，解决了传统电流产生装置占地面积大、造价昂贵的技术问题。
[0005]本发明的技术解决方案是:提供一种短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特殊之处在于:包括同轴设置的外箱体和内箱体；外箱体和内箱体之间围成封闭的空腔，空腔内竖直设置有外层放电支路和内层放电支路；外箱体顶板和内箱体顶板之间设置有平板状中间高压电极；所述外层放电支路的高压输出端与中间高压电极连接，外层放电支路的接地端与外箱体顶板连接；所述内层放电支路的高压输出端与中间高压电极连接，内层放电支路的接地端与内箱体顶板连接；所述外箱体顶板、内箱体顶板和中间高压电极构成径向三板传输线；所述中间高压电极与位于箱体中心的圆锥状磁绝缘传输线连接；所述圆锥状磁绝缘传输线的外圆周上均匀开设有多个通孔，每个通孔中均设置有一个与中间高压电极电气绝缘的汇流电极柱；所述汇流电极柱将外箱体顶板和内箱体顶板连接，实现外层放电支路和内层放电支路的电流汇聚。
[0006]上述外层放电支路和内层放电支路均呈正N边形设置；每边外层放电支路和内层放电之路均由多个放电模块组成；所述放电模块包括两个相互电气隔离的电容器和一个位于下方的气体火花隙开关；相邻的两个放电模块间设置有充电隔离电阻或电感；EN边形的顶点处设置有触发电缆，与外部触发电源相连；触发电缆引入端通过隔离电阻或电感与放电单元中间平板绝缘子下方槽中的触发电极杆连接，触发电极杆通过隔离电感与对应位置的开关触发电极连接；其中外层与内层支路的一个气体火花隙开关正负电极通过隔离电阻与充电电缆相连，所有外层支路开关正电极通过隔离电阻连接成环形，所有外层支路开关负电极通过隔离电阻连接成环形；所有内层支路开关正电极通过隔离电阻连接成环形，所有内层支路开关负电极通过隔离电阻连接成环形。
[0007]本发明的有益效果是:
[0008](I)本发明采用内外两层竖直放置的放电支路，显著降低了整个装置的外部直径，减小了占地面积。
[0009](2)本发明不使用磁芯，去掉了 LTD装置中的磁芯复位等复杂机构，显著降低了造价。
[0010](3)本发明的放电支路均竖直放置，由平板状绝缘子紧固，不需要大尺寸圆形绝缘子，显著降低了装置加工难度和造价。
[0011](4)本发明的放电支路呈正N边形布置，每一边放电支路又由多个放电模块组成，因此可以对各放电模块和每边放电支路分别进行加工和安装，降低了加工难度，检修和更换方便。
[0012](5)本发明的放电模块通过隔离电阻或电感连接为封闭回路，只需要连接一个充电电源即可对全部放电模块进行充电，并可实现同步触发。
【附图说明】
[0013]图1为本发明较佳实施例的外部立体视图；
[0014]图2为本发明较佳实施例的内部俯视图；
[0015]图3为本发明较佳实施例的部分剖视图；
[0016]图4为本发明较佳实施例的单边内层放电支路；
[0017]图5为图4中单边内层放电支路的A向视图；
[0018]图6为本发明较佳实施例的内层支路等效电路模型；
[0019]图7为本发明较佳实施例的外层支路等效电路模型；
[0020]图8为本发明较佳实施例的输出电流波形；
[0021]附图标记如下:1-外箱体；2_充电电缆引入孔；3_触发电缆引入孔；4_外箱体顶板；5_外箱体底板；6_外层放电支路；7_内层放电支路；8_内箱体；9_内箱体顶板；10_中间高压电极；11_高压绝缘子；12_汇流电极柱；13_外层放电支路接地端；14_内层放电支路接地端；15_外层放电支路高压输出端；16_内层放电支路高压输出端；17_磁绝缘传输线；18-放电模块；19_电容器；20_气体火花隙开关；21_隔离电阻或电感；22_触发电极杆；23_平板状绝缘子；24_螺杆。
【具体实施方式】
[0022]本发明提出一种产生高幅值短脉冲大电流的方法和装置，其核心思想是:基于与LTD相同的由2只电容器与I只气体开关组成的快放电支路，呈正N边形内外2层竖直布置，放电支路临近内外壳体的电容器充相同极性电压，其输出端接地，中间相邻放电支路电容器充相同极性电压，其脉冲输出端连接到径向三板传输线的高压电极；所有支路气体开关通过正N边形顶点引入的触发脉冲触发同步闭合后，通过三板传输线汇聚、传输各支路放电电流，从而获得高幅值短脉冲大电流。
[0023]参见图1，本发明较佳实施例的外部整体为圆柱形结构，与传统的直线型脉冲变压器相比具有占地面积小、加工容易、使用方便的优势。外箱体I的侧面上均布有多个充电电缆引入孔2和多个触发电缆引入孔3。外箱体顶板4的中心开孔处设置有圆锥状磁绝缘传输线17，其中心附近圆周均布有多根汇流电极柱12，用于将产生的电流脉冲传输至负载。
[0024]参见图2，本发明较佳实施例的结构是在外箱体I同轴设置有内箱体8，外箱体I和内箱体8之间围成封闭的空腔，空腔内竖直设置有外层放电支路6和内层放电支路7。外层放电支路6和内层放电支路7均呈正六边形设置，每边放电支路都可